数字电路课程教学方法的多样性

摘　要：本文针对数字电路课程教学发表了自己的见解，提出了对于不同基础的学生采用不同教材，并根据实际情况进行适当删减教学内容。为了提高学生的学习兴趣，可以适当选用动画教学、Multisim软件演示教学、MATLAB/Simulink工具箱的简单应用等教学内容；最后，还提出要注意开发学生的学习潜能。

关键词：教材；Multisim软件；MATLAB/Simulink工具箱；学习潜能
　　由于大学扩招以来，学生的数量大幅度增加，存在学生基础参差不齐的现象。有时存在好高骛远、眼高手低等通病，上课时不是很注意听课，少数同学甚至认为理论课程学习不是很重要，但当让他们直接动手做东西的时候，又做不出来；而对于很简单的实验，又有点瞧不起。由此导致部分同学的学习态度不够端正，这给达到较高满意度的教学带来了困难。针对这些情况，结合本人在教学中的一些情况，想从以下几个方面来谈谈体会。
一、 教材的选用
　　对于不同基础的学术，教材的选用时至关重要的！笔者第一次讲授《数字电路》这门课程的时候，是在一所相对比较好一些的二本学校，当时我采用的是清华大学阎石先生编著的教材。一个学期教学下来，教、学双方都达到了满意效果！
　　然而在此后不久，同样是担任《数字电路》这门课程的教学工作，也是采用了同样的教材和PPT来进行教学，在一所从专科刚刚转成本科的学校任教。客观的说，这次教学我肯定是比第一次讲得好，但却有同学感到没有听懂，有的同学提出了教材比较难、内容多等看法。
　　针对同学的意见，我先后作出了以下的调整：
A、 删减比较难的、不是很重要的教学内容；
B、 对于难懂，而有比较抽象的内容，采用先讲一遍，在下次的课程一开始的时候采用提问的方式，进行复习，达到消化、巩固的目的；
C、 采用张弛有度的教学方式，对难懂的内容，放慢进度；对于相对比较容易的内容，加快进度；
D、 建议同学去看一些参考书，毕竟是大学生，要培养他们的自学能力。
二、 通过对比教学法，提高学生学习兴趣
　　教师、学生、学习兴趣、教学计划，是教学的四大要点因素。其中，学生的学习兴趣是可以通过教师和学生之间的互动调动起来的。注重以教学内容形象化、趣味化、易懂、生动等内容来吸引同学们的注意力，可以充分调动全体同学的学习兴致，让成绩好的同学积极思考，成绩较差的不甘落后。
　　例如，在讲授几种常用的数制代码这节内容的时候，将这几种代码的编码方式编成表格的形式，以便进行对比教学，找出异同之处，找出规律，起到举一反三的效果。
　　
　　表1 采用对比法讲解几种常用的数制代码
十进制数 8421码 余3码　2421码　5211码余3循环码　　0　　0000　　0011　　0000　　0000　　0010　　1　　0001　　0100　　0001　　0001　　0110　　2　　0010　　0101　　0010　　0100　　0111　　3　　0011　　0110　　0011　　0101　　0101　　4　　0100　　0111　　0100　　0111　　0100　　5　　0101　　1000　　1011　　1000　　1100　　6　　0110　　1001　　1100　　1001　　1101　　7　　0111　　1010　　1101　　1100　　1111　　8　　1000　　1011　　1110　　1101　　1110　　9　　1001　　1100　　1111　　1111　　1010　　
　　
三、 采用动画教学方式，调动同学的听课兴致
　　动画多媒体技术是现代教学中应用中比较普遍常用的手段。能够在较短的时间里面获取更多的信息。一个关键特点是“好看”， 教师可以发挥动画多媒体信息集成控制的特性，达到引人入胜的目的。动画教学要根据教学实际情况，并适时更新、随时增补学术前沿的内容。在教学中使得学生能够对未来的职业发展充满信心，同时促进教学和学习效益的提高。
四、采用Multisim软件进行仿真教学
　　在数字电路课程中有不少重点、难点和抽象的问题，采用传统的循序渐进的教学方式，进行单一的理论教学模式，教学效果有时不容乐观。而采用Multisim软件进行实时仿真实验，把理论知识和实验结果加以对照、分析，可以让学生看得见、听得着，能够起到立竿见影的效果！
　　现在，许多大专院校（尤其是重点院校）已经Multisim软件编入正式的教学内容。该软件具有易学易用的明显特征，且操作方便、库元件丰富；另外，该软件的电路分析功能比较强大，能胜任模电、数电、高频、电力电子等各领域的仿真设计。
　　Multisim 软件提供了18种仪表，甚至还包括网络分析仪等。为了便于理解和掌握，提高课堂教学效果，笔者通过一个实例探讨Multisim 软件在数字电路课程教学中的应用，二个具体步骤如下：
　　（1）、对于一个给定的如图所示的简单电路，从仪表工具栏中的Oscilloscope中，移动鼠标，拖出一个示波器的图标到合适的位置。需要说明的是：该示波器图标上有4个端子，底部水平位置分别是A、B通道信号输入端，右侧垂直方向由上往下分别是接地端和外触发信号输入端；
　　（2）、单击“仿真”按钮，即可以观察生成的波形。
　　二个步骤的图形分别如下：
　　
　　
　　图1  连接示波器后的电路图　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2  示波器显示的波形
　　
五、MATLAB/Simulink在数字电路教学中的介绍、简单应用
　　Simulink作为MATLAB的一个分支,在建模方面具有特别方便的优势，在做出实际系统之前，预先进行修正优化系统等功能，可以实现高效开发系统的目的。能够在电脑上清晰地了解各种器件、各子系统等之间的信息交换，使得该虚拟设备显得非常直观，教学时可以简单介绍下面的内容：
　　A、MATLAB/Simulink主要的模块：运算模块(Math)、电源系统模块(Power System Blockset )、附加库(Simulink Extres)模块等系统模块；
　　B、主要模块Maths 库Operations 子库里面的Logical Operator子模块：这个子模块在数字电路实验过程中需要经常应用，打开该模块后，将出现数字电路中的六种基本逻辑关系：

　　图3 Logical Operator模块打开后的显示出六种基本逻辑关系
　　
　　C、Simulink Library库中Simulink Extras子库，里面包含四种最常用的触发器：

　　图4 Simulink Extras子库里面的四种触发器

　　D、还可以介绍信号发生器、时钟、显示器等模块：

图5 MATLAB/Simulink的多种信号发生器
　　　　　　
六、开发学生的潜能
　　人的领悟能力在一定程度上是存在一些差别，但 几乎所以人的潜能都是无限的。作为教师的另外一个职责，就是要把让学生如何在课程学习中发挥最大学习潜能，其中一个行之有效的方法就是采用激励手段。在激励的过程中，要注意方式方法的运用，要适时、适度、循序渐进地去激励学生，达到不断增强他们的自信心，并能够增强师生之间的相互理解。对于他们每一个小的进步，我都适时地给予肯定，并及时号召别的同学向他们学习。
七、结论与建议：整合并优化教学内容
　　现在的社会发展，相当多学生在学习过程中希望实用和兴趣相结合的。所以，我们必须要克服以往理论性过重的倾向。如果还是强调课程的系统性，墨守成规，是没有好的教学效果。况且，可编程逻辑器件作为数字设计的主流器件，已大量应用于数字电路和数字系统。因此，必须适当拓展课程内容，授课内容必须紧跟时代前进的步伐。一些新的设计软件、新技术、新方法，都应在课程中有所介绍，以开拓学生的眼界，便于在教学中应尽可能地体现数字电路和其它课程的相关联的地方，激发同学们的学习兴趣，为后续课程打下引导基础。
参考文献：
[1]阎石，数字电子技术基础(第五版)[M]，高等教育出版社，2004；
[2]李东生，EDA仿真与虚拟仪器技术[M]，北京:高等教育出版社，2004.12；
[3]潘晓明，基于MATLAB数字电路建模与仿真[J]，柳州师专学报，2007.12；
[4]黄忠霖，黄京.电力电子技术的MATLAB实践[M]，国防工业出版社，2009；
[5]翁剑枫，Multisim仿真分析基础[M]，北京:机械工业出版社，2005；